UPS电源蓄电池

UPS电源蓄电池（精选12篇）

UPS电源蓄电池 第1篇

UPS (Uninterruptible Power Supply) , 即不间断电源系统, 它是一种含有蓄能装置 (蓄电池) , 以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。它主要用于计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力。当市电输入正常时, UPS将市电整流通过逆变器或直接稳压后供给负载使用, 此时的UPS就相当于一台交流稳压器, 同时还可向机内的蓄电池充电。当市电发生中断或异常时, UPS立即将电池的电能通过逆变, 转换为交流电向负载继续供电, 使负载维持正常的工作, 并保护负载的软硬件不受损坏[1,2]。本文主要分析了UPS蓄电池充电电路相关问题。

2 蓄电池充电电路及电池极性保护

2.1 一般情况

蓄电池是UPS系统的一个重要组要组成部分, 它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性, 但是蓄电池又是UPS系统中最容易出故障的一种器件。如果我们能够正确使用和维护, 就能够延长其使用寿命, 以及减少出故障的次数。目前我们在UPS中使用的蓄电池是作为储存电能的一种装置。UPS中的蓄电池基本能量流程是电能-化学能-电能。也就是说蓄电池共用直流电源时其充电, 将电能转化为化学能并储存起来。当市电供应中断时, UPS就依靠存储在蓄电池中的电能维持其逆变器的正常工作。在这个过程中, 可以这样说, UPS无论怎样好和复杂, 其性能最后还是取决于蓄电池, 只要蓄电池失效, UPS也就失去了它不间断供电的优越性, UPS一般要输出220V交流电带动较大功率的用电设备。因而蓄电池在有限个数串并联的情况下, 要输出较大电流的技术指标。

(1) 蓄电池的容量。蓄电池在一定放电条件下所能给出的电量称为蓄电池容量, 单位为AH, 比方德国阳光A406/165型蓄电池的额定电压为6V, 额定容量是165Ah/h, 即以165A大小的电流放电, 可释放1h (小时) 。

(2) 开路电压。蓄电池在开路状态下的端电压称之为开路电压, 蓄电池的开路电压等于蓄电池在断路时 (没有电流通过两极时) , 正极电位与负极电位之差。

(3) 内阻。内阻是指电流通过蓄电池的内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻R, 和极化内阻Rj。由于内阻的存在, 蓄电池的工作电压总是小于蓄电池的开路电压或电动势, 蓄电池内阻不是一个常数, 它在充放电过程中随时间而变。质量好的蓄电池和质量差的蓄电池其内阻差别很大, 质量好的蓄电池之所以能持续大电流放电, 就是因为其内阻很小。相反, 内阻较大的在大电流放电时, 端电压下降很快, 达不到所要求的放电时间, 放电就基本完了。

(4) 放电电压。蓄电池的放电电压又称它的工作电压或负荷电压, 是指蓄电池在放电时其两端的电压。放电终止电压是蓄电池放电时, 电压下降到不能再继续放电的最低工作电压。一般规定固定型免维护蓄电池10小时率放电时单体蓄电池放电的终止电压为1.8V (相对于单体2V蓄电池来说的) 。

(5) 充电电压。它是指蓄电池在充电时外电压加在其两端电压。

(6) 浮充电压。蓄电池要求UPS充电器应有稳定而精确的浮充电压值。浮充电压值高意味着储能量大, 质量差的, 其浮充电压值较小, 如果人为的提高浮充电压对蓄电池是有害无益的。

(7) 自放电。自放电是指蓄电池在开路搁置时自动放电的现象。显然自放电是蓄电池将直接减少蓄电池可输出的电量, 使蓄电池容量降低。

2.2 蓄电池的充放电

蓄电池具有自放电效应。从生产制造车间到用户使用, 其电能容量大约可以有几个月的时间。以日本Panasonic蓄电池的残存容量为例。在30℃的环境温度下储存8个月的时间, 蓄电池的残存容量仅为出厂时的一半。因此对于新购买的UPS配套的蓄电池, 一般要进行一次较长时间的充电 (称初充电) 。目前在UPS中采用浮充的办法, 所谓浮充是与整流器的输出并联运行的方式, 且同时向负载供电。在UPS系统中整流器在这个时候提供的电流一路给负载 (逆变器) , 一路送给蓄电池 (也以补充蓄电池自身内部的损耗) 。浮充充电的工作方式简单, 充电电压一般是在环境温度250C下, 按照厂家规定电压的上限值进行。

(1) 充电电压。

由于UPS系统的蓄电池是属于备用的工作方式, 市电正常时处于充电状态。只有在市电异常时才会放电, 为延长蓄电池的使用寿命, UPS的充电器一般采用1恒压限流控制的方式, 蓄电池充满后即转为浮充状态。对于端电压为12V的蓄电池, 正常的浮充电压在13.5~13.8V浮充电压过低, 蓄电池充不满;浮充电压过高, 会造成过压的充电, 如超过14V, 过压充电对蓄电池的电解液所含的水分被电解成H2O和O2而逸出, 使电解液浓度加大, 导致蓄电池寿命缩短或烧坏。

(2) 充电电流

蓄电池充、放电电流以C表示, C的实际值与蓄电池容量有关。例如100AH的蓄电池, C为100 A。松下铅酸免维护蓄电池的最佳充电电流为0.1C左右;充电电流决不能大于0.3C, 充电电流过大或过小都会影响蓄电池的使用寿命。放电电流一般要求为0.05C-3 C, UPS在正常时使用时都能满足此要求。在我们实践中, 充电电流设计值一般为0.1C, 如果超过0.3C我们认为它是过流充电了。

(3) 温度补偿

尽管蓄电池的使用工作温度都定在15℃~+45℃范围内, 但是蓄电池的最佳环境温度为25℃左右, 温度变化较大, 就必须考虑温度的补偿。

2.3 蓄电池的充电电路和电池极性的保护电路

当我们了解了蓄电池的一些特性及相关的情况后, 我们就可以开始设计或选用一些比较简单的和实用的充电电路, 图1是这个电路的工作原理图充电电路。

(1) 充电电路

图中, 当正常工作时, 变压器T1的次级得到27V交流电乐, 经过FW整流, 滤波后得到一个约40V的直流电压送入式三端稳压块LM317, 脚2输出+27V的稳定的直流电压, 又经二极管VD1及开关S向蓄电池充电, 同时经晶体管VT21、VT22、VT23组成的复合稳压电路输出电压+24V的Vcc, Vcc再经集成稳压块7812输出+12V作为辅助电源供其它控制电路的电源使用。

如图1所示, 在正常时, 来自逆变器其输出为低电位时, VT20截止, LM317输出直流+27V电压经二极管VDI及开关S向蓄电池充电。若UPS系统的输入, 火线、零线未接反, 逆变器输出供电不空载时, 则三极管VT21截止, 管于VT21和VT2 3饱和导通。这时LM317的输出电压经VD、VT23、l24加到7812上, 从脚3输出+12V的稳压电源。

当UPS工作在逆变器工作状态时 (即市电异常或停电) 三极管VT20导通, LM3工7脚2输出的电压要比电池电压{24V) 低, VD此时反向截止, 充电电路停止工作, 蓄电池经VT23向UPS电路供电。

当UPS系统, 火线与零线接反, 或逆变器UPS空载, 则二极管VD3, VD3出现高电平, 则VT21导通, 而VT22, VT23截止, 切断UPS辅助电源供电电路, 中断UPS的工作。

(2) 蓄电池极性保护电路

它由三极管VT7, VT8组成自激多谐振荡器, 而三极管VT2 8作为扬声器的驱动电路, 当蓄电池的正负极性连接正确时。电池的正极被连接到NPN型晶体管VT7和VT8的发射极, 而电池的负端被连接到稳压管VD9的负极, 整个电池极性控制电路处于截止状态, 电路不工作, 丝蓄电池的正负极性被人为地连接错误, 即电池的正端被连接到晶体管VT7, VT8的发射极, 二极管VD4将处于正向导通状态。这样, 24V电压经串联稳压管VD9降压后, 再经VD4被送到自缴多谐振荡器, 从而产生自激振荡, 电池极性指示发光, 并发响声报警, 操作人员立即纠错, 否则会因电池极性的接反导致控制元器件的损坏

3 结语

根据在实际工作中维护经验, 介绍了UPS内部的一些控制电路, 包括了蓄电池充电电路及其极性的保护电路。对于今后蓄电池维护工作具有一定借鉴意义。

摘要：UPS主要用于计算机、计算机网络系统、以及其它电力电子设备提供不间断的交流电力。本文分析了UPS蓄电池充电电路相关问题, 对于UPS电源设备的维护管理具有一定帮助。

关键词：UPS电源,设备维护,蓄电池,充电电路,电池极性保护

参考文献

[1]肖静静.通信设备UPS蓄电池的维护与保养[J].东南传播, 2008, (6) .

UPS・什么是UPS电池 第2篇

UPS(不间断电源)之所以能够在断电后，继续为计算机等设备供电，就是因为它的里面有一种储存电能的装置在起作用，这种储能的.装置就是UPS电池。其主要功能是：1当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。2当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。

UPS电池的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度，然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会显著缩短，蓄电池的种类一般分力铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，如下表所示。

UPS不间断电源浅谈 第3篇

关键词：UPS 储能电池 逆变器 整流器 静态开关

0 引言

对于商业和工业工艺装置而言，连续的优质电源供应是非常关键的。电源中断甚至微小的扰动都将打断工艺链条，最终造成系统停止运行。因此，UPS系统的关键功能就是保护那些不能承受轻微电压扰动或冲动的装置（也称为用户或负载）的电源供应。公用工程提供的未经滤波的电源可能会含有谐频、低谷、峰值或其他噪音。在电源链条中引入一个或多个UPS系统可以有效地消除这些类似的扰动。更为重要的是，在断电条件下，UPS可以紧急填补电源缺口。当遇到这种情况时，系统将自动地切换为大的电池组，汲取所需的电源，直到主干线电源恢复为止。

1 UPS电源系统

不同的应用要求下，负载可以分为直流负载和交流负债两大类。为此，UPS电源又有三种主要的类型：经过双转换（AC电流转换为DC电流，再将DC电流转换为更加纯净的AC电流）的AC UPS，实现将AC电流转换为DC电流的DC整流器/充电器，和实现将DC电流转换为AC电流的AC逆变器。UPS出现的形态不一样，但其原理和主要功能基本相同。UPS电源系统主要有5部分组成：整流系统、储能（电池组）/净化系统、逆变系统、静态开关控制和旁路系统。系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整定电压。储能净化功能由储能电池组来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流电能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于逆变器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统静态开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。

2 UPS电源工作原理

一般的UPS主要有以下几种工作模式：正常工作模式、电池工作模式、旁路工作模式和充电器工作模式。

2.1 正常工作模式 在正常情况下，UPS系统给负载供电，如图一实箭头所示。UPS系统从电网获取电能，经过隔离自藕变压器降压或者升压、全波整流、电容/电感滤波，输出直流电压供给逆变电路，同时给储能电池组充电。逆变电路由大功率IGBT模块组成，实现直流电到交流电的转换。逆变电路产生的交流电经过静态开关控制输出，供给负载。当电网电压超出正常工作范围，或者突然停电时，整流器关闭，储能电池组给逆变电路供电，见电池工作模式，如图二所示。当负载严重过载，逆变电路获得的直流电源不足以维持逆变器的正常工作时，系统转去旁路工作模式，如图三所示。

2.2 电池工作模式 当市电电网不再稳定超出正常工作范围，或者电网失电时，整流器不再工作，此时电池组立即接替整流器给逆变电路提供电源，如图二所示。

储能电池组的容量取决于负载功率的大小，原则上负载功率越大，要求储能电池的容量越大。当负载功率确定后，电池容量主要取决于其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几十分钟或几个小时，乃至于几十个小时不等。从整流器供电到电池组供电没有切换时间，当电池组能量即将耗尽时，UPS系统发出报警信号，并在电池放电下限点停止逆变器工作。如果在电池组能量耗尽之前，电网电压恢复供电，则系统自动转回正常整流器工作模式，供给逆变器，同时给电池组进行充电。反之，如果此时旁路电源正常，则系统自动切换到旁路系统，否则系统就将停止工作。

2.3 旁路工作模式 当逆变器由于整流器不能正常供电、或者储能电池组能量不足而无法工作，或者由于负载严重过载，而不能给负载提供足够的能量时，系统自动转去旁路工作模式，如图三所示。当负载恢复正常，或者系统恢复正常供电条件时，系统自动会从旁路工作模式切换回正常工作模式。

2.4 充电器工作模式 当UPS系统工作在充电器工作模式时，整流器仅仅对储能电池组充电，系统不对负载供电，如图四所示。

3 UPS电源系统的功能完善

为了完善UPS电源系统的功能，一些先进的技术应用到了UPS上。

3.1 多机并行工作 传统的UPS电源系统多为单机系统，也就是说当UPS系统出现故障时，负载只能通过旁路供电。对于某些要求严格的用电设备，显然这种方案是不能完全解决实际需要的，于是并机系统应运而生了。并机系统从外形上看就是有两台单机系统同时工作，两台单机之间互有联系。正常工作时，两台系统同时工作并各自承担50%的负载。当一台系统出现故障而不能正常工作时，另一台系统自动承担全部的负载，反之亦然。这种冗余的设计方式无疑大大提高了系统的稳定性，确保了关键负载的正常工作。并机系统的技术现在已经非常成熟，最多8台并机运行的设计方案时常可以看到，当然，UPS电源系统的价格相应要贵许多。

3.2 远程控制

IT技术的发展，成就了UPS系统的远程控制。对于某些特定场合，人类是不可能全天候呆在设备机房的，比如海上钻井平台。此时，需要我们可以远程控制设备，监测数据参数。智能控制模块和通信模块的面世也就显得尤为重要。

参考文献：

[1]美国GUTOR公司提供.PEW1000系列UPS用户说明书.

UPS电源 第4篇

交流不停电供电系统简称UPS电源,现对UPS电源的工作原理、组成结构、技术特点等进行分析介绍。

1 UPS不间断电源的基本原理及组成

UPS电源是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源,按工作方式可分为后备式(离线式)和在线式2种。

1.1 后备式UPS的工作特性

当输入电源的电压、频率满足输入指标时,由市电逆变供电转换控制电路输出3路信号,其中1路信号控制由电磁继电器构成的单刀双掷开关接通市电供电(这条线路就是交流旁路),此时负载直接由市电供电,对市电品质基本没有改变;第2路控制信号送到面板显示电路,用来显示市电的供电状态;第3路控制信号送至逆变器,以切断逆变电路;同时,市电还经过降压、整流,再经由充电电路给蓄电池充电。当市电因意外而中断时,市电逆变供电转换控制电路输出信号会发生变化,蓄电池内的直流电源会经过逆变器的作用而转变为交流电源,经输出变压器升压后,向负载提供220 V的交流电。不过,由电磁继电器控制单刀双掷开关从市电供电状态切换到逆变器供电时有一小段时间间隔,在此期间电流供应会发生中断;不过,像计算机这样的用电设备由于主机电源内有滤波电容的存在,因此当断电的瞬间滤波电容所储存的电能可以维持计算机继续工作至少8 ms～10 ms,而电磁继电器的切换时间一般只有2 ms～4 ms,所以不会发生因计算机重新启动而引发数据丢失的情况;但是,如果用电设备要求断电时间不得超过4 ms,则必须选用以双向可控硅作切换元件的UPS或在线式UPS。

1.2 在线式UPS的工作特性

在线式UPS的结构与后备式UPS很相似,二者之间的最大不同之处在于在线式UPS不再采用断电切换的工作方式,而是可以持续供电。简单地说,当市电供电正常时,它首先将市电交流电压经整流器和滤波器变为直流电送入逆变器,接下来逆变器将直流电变为功率放大的脉宽调制驱动电源信号,再经逆变器的输出滤波器重新变成交流电提供给负载。在线式UPS机内采用了反馈控制系统,可以向负载提供稳压精度高、频率稳定、波形失真度小、无干扰的瞬态响应特性好的高质量交流电。当在线式UPS的输出端承受100%的加载或减载时,它的输出电压波动不但小于5%,而且即便是这样小的瞬态电压波动也会在20 ms内恢复到正常稳压值。此外还配置了蓄电池作为储能单元,当市电供电中断时,UPS中的逆变器利用机内蓄电池所提供的直流电来维持负载的正常运转,由于不存在从市电供电到逆变器供电的转换步骤,因此就不存在转换时间长短的问题。一般在线式UPS电源均有旁路开关与备用电源相连(备用电源可以是另一路交流电,也可以是柴油发电机)。在线式UPS电源输出的是与市电电网完全隔离的纯净的正弦波电源,大大改善了供电的品质,保证了负载安全、有效的工作。可以向用电设备提供可靠的高质量的电流,这是在线式UPS的最大优势。

1.3 在线式UPS电源的原理图:

由图1可以看出UPS系统的基本组成主要有4部分:a)能源:市电电源;b)储能装置:蓄电池组;c)能量转换部件:主要包括整流器和逆变器,是UPS的核心部分;d)静态开关:是由晶闸管等大功率电子器以及逻辑控制电路组成。

2 各组成部分的作用及要求

2.1 逆变器

逆变器是UPS电源的关键设备,它由晶闸管主电路、输出变压器、交流滤波器以及各种控制电路组成,主要任务是将经过滤波的平稳直流电源变换为一定波形和一定频率的交流电,经过交流滤波装置,使负载得到50 Hz的正弦交流电压。

UPS的逆变器不仅仅是将直流简单地变换为交流输出,而是有一系列的要求:a)UPS的交流输出电压必须具备自动稳压性能,因此逆变器电路的输出波形,应该容易实现电压自动调节;b)UPS的输出通常为二频正弦波,对非线性失真有一定的要求,因此,逆变器输出波形的谐波成分应尽量小,这样才便于进行正弦化滤波,并可使滤波器简化;c)逆变器的交流二频输出要求能与市电或另外一台逆变器的二频输出锁相同步,以便进行同频切换或并机运行,因此,主电路输出波形的频率和相位应能方便地随时进行调;d)其他要求就是逆变器的效率要高,动态特性要好,触发控制回路要简单,元器件及材料消耗要少,无特殊规格要求,加工容易,成本低等。

逆变器的主要性能指标:a)直流输入电压:由接有蓄电池的多少而定,每只蓄电池的电压为1.75 V～2.25 V之间;b)交流输出电压:220±5%;c)输入功率:单相UPS一般在2 kVA～30 kVA,三相一般在30 kVA以上;d)频率:内振50 Hz,允许漂移不超过±0.5 Hz～1 Hz;e)谐波:<5%;f)效率:>75%～80%;g)功率因数:Cos滞后可达0.8;h)过流与限流:维持满载电流125%～150%内可调;i)环境温度:0℃～40℃应能工作。

UPS的技术性能很大程度上取决于逆变器的性能,它对UPS装置的输出波形极其谐波含量、装置效率,可靠性、对负载变化的瞬态响应能力、噪声甚至装置的体积重量均有决定影响。迄今为止,已能制造出多种形式的逆变器,其中有代表性的是:方波型、纯正谐波型、准方波型、稳压变压器型、阶梯波型、脉宽调制型、脉宽调制阶梯波型以及微处理器控制合成正弦波型。

2.2 整流器

UPS电源用的整流器由晶闸管及控制电路组成,从不可控的整流直到来往电抗器的双反星可控整流都有。主要功能是在市电正常时或市电故障由柴油发电机组提供电源时为逆变器提供波纹很小的直流电压。因为在UPS中逆变器有自动调节输出电压的能力,所以对整流器的稳压性能一般来说没有什么严格要求,把直流电压的变化作为一个扰动量加入逆变器的自动调压系统。如果直流电压的变化±10%,而逆变器的输出电压变化±(1%～2%),容量同时满足蓄电池均衡充电和逆变器满载运行的需要,就可满足负载供电的要求。

整流器的主要性能指标:a)输入交流电压:一般均为380 V±10%,三相四线制;b)频率:一般允许为50 Hz±5%;c)容量:应能同时满足蓄电池均衡充电和逆变器满载运行的需要;d)自动稳压精度:在直流输出镇定点上,交流输入电压波动±10%,负载电流在20%～100%的范围内,可以任意给定;e)自动稳流范围:在额定输出电流的10%～120%的范围内,可以任意给定;f)自动稳压范围:在额定输出电压的±20%范围内,可以任意给定;g)波纹电压:不大于额定输出电压的1%;h)效率:≥80%;i)功率因数:Cos≥0.7;j)限流:多数为额定负载电流的120%～150%。

一般常用整流器电路有不可控整流电路,可控整流电路、三相桥式半控整流电路3种。

2.3 静态开关

静态开关主要由晶闸管等大功率电子器件以及逻辑控制电路组成。可分为2类:1类是转换型,即两路交流电源通过转换开关相互切换的不间断供电方式。另1类是并机型,即由多台逆变器或逆变器和市电电源组成的并机型供电方式。静态开关是UPS的关键,它决定了UPS的“停电连接能力”,静态开关的切换时间主要取决于电压或电流的检测时间,采用瞬时值检测可提高静态开关的切换速度,使UPS的切换时间下降100μs,在开机运行系统中,无切换时间(t=0)。正常情况下,负载由和市电锁相同步的逆变器静态开关转向逆变器一边,再由逆变器供电,同时给电池充电,市电正常时,电池通过逆变器给负载供电。目前,国内外大量采用的是具有转换开关的转换型方式。

2.4 UPS用蓄电池的种类

UPS电源要求所选用的蓄电池必须在全载下供电时间一般在30 min,对电池来说是处于高倍率电流放电,在半载时一般不超过50 min。常用的蓄电池有3种,它们都属于铅酸蓄电池。

a)经济型HS型电池和适合于低温工作的AH型电池;b)适用于长放电时间要求的es型电池;c)小型密封式M型电池。其中M型电池因其体积小,而且密封无需维护,被广泛用于小型UPS电源中。

3 交流不停电电源UPS的种类

3.1 按输出功率分

微型UPS(≤1 kVA)、小型UPS(1 kVA～5 kVA)、中型(5 kVA～30 kVA)和大型UPS(30 k VA～100 kVA)。

3.2 按输出输入方式分

单相输入/单相输出、三相输入/单相输出和三相输入/三相输出。

3.3 按输出波形和逆变器的功率器件分为

正弦波、方波。

3.4 按后备时间分为

标准机和长效机。

3.5 按UPS电源内部线路分

a)在线式(On-Line)UPS;b)离线式也叫后备式(Off-Line)UPS;c)带转换开关的UPS电源;d)采用并机型静态开关的UPS;e)具有多重并联功能的UPS＿冗余系统;f)三端口UPS。

摘要：叙述了UPS不间断电源的基本原理、组成部分和种类,以及各部分的作用和要求。

UPS电源货架报告新 第5篇

山东大学CAD/CAM研究所

2010年 7月

1.概述

UPS电池柜支架结构及其尺寸如图

1、图2所示，架子材料均为10#槽钢，焊接制作。

图1 UPS电池柜支架1

图2 UPS电池柜支架2

2.有限元模型

2.1建模过程

根据CAD图纸尺寸，在ANSYS软件中建立支架几何模型，如图3、4所示。

图3 支架1几何模型

图4 支架2几何模型

2.2材料属性

10#槽钢材料为Q235，弹性模量取2.1105MP，泊松比取0.3，屈服强度为235MPa。

2.3单元划分

模型采用beam188单元划分，共有3种截面形状，截面形状及其参数如图5、6、7所示。

图5 单元截面形状1

图6 单元截面形状2

图7 单元截面形状3

图

5、图7所示的截面形状用于模拟两根槽钢焊接的情况，总体支架单元划分结果如图8、9所示。

图8 支架1网格划分结果

图9 支架2网格划分结果

2.4约束及载荷

支架1的约束及载荷条件如图10所示，架子使用时放在楼板上，因此将架子两端全约束，中段施加竖向位移约束。载荷施加在支架顶部，大小如下： 支架1承受2吨的重量，每边支架承受1吨。因此顶部支架的线载荷为：

pF/L(1000kg9.8N/kg)/(4820mm)3N/mm

图10 支架1约束及载荷施加

支架2的约束及载荷条件如图11所示，同样将架子两端全约束，中段施加竖向位移约束。载荷施加在支架顶部，大小如下：

支架2承受1.35吨的重量，一边承受0.35吨，另一边承受1吨。因此顶部支架的线载荷分别为：

p1F/L(350kg9.8N/kg)/(2820mm)2.1N/mmp2F/L(1000kg9.8N/kg)/(4820mm)3N/mm

图11 支架2约束及载荷施加

2.5支反力结果验证

支架1的支反力结果如图12所示，支反力在x和z方向都很小，分别为 0.27e-10N和0.45e-12N，可以忽略。Y方向的支反力大小为19680N，由于支架所受载荷为2000kg*9.8 =19600N, 二者误差仅为0.41%，因此说明支架1所施加的载荷是正确的。

图12 支架1支反力结果验证

支架2的支反力结果如图13所示，支反力在x和z方向都很小，分别为0.31e-14N和0.15e-11N，可以忽略。Y方向的支反力大小为13284N，由于支架所受载荷为1350kg*9.8 =13230N,二者误差仅为0.4%，因此证明支架2所施加的载荷是正确的。

图13

支架2支反力结果验证

3.结果分析

3.1支架1结果分析 支架1的分析结果如图14、15所示，图15为支架最大应力局部放大图。从图14可以看出支架的最大应力为38.642MP，发生在顶部支架上，远小于材料的屈服强度235MP。最大变形量为0.35mm，变形量很小，符合要求。

图14 支架1分析结果

图15 支架1最大应力局部放大图

3.2支架2分析结果

支架2的分析结果如图16、17所示，图17为支架最大应力局部放大图。从图16可以看出支架的最大应力为36.79MP，发生在顶部支架上，远小于材料的屈服强度235MP。最大变形量为0.33mm，变形量很小，符合要求。

图16 支架2分析结果

图17 支架2最大应力局部放大图

4.结果分析

根据以上分析可以看出，支架1和支架2在承重的情况下变形量很小，最大变形量分别为0.35mm和0.33mm；最大应力值分别为38.6MP和36.8MP,远远小于材料的屈服强度235MP，安全系数为6。因此该种支架满足设计要求。5.梁上作用力

梁上作用力分布如图18所示：

图18

交流不间断电源UPS的维护及使用 第6篇

关键词：UPS工作原理  维护  电源  使用

中图分类号：TN86    文献标识码：A  文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0051-01

UPS（Uninterruptible Power System）是一种含有储能装置的恒压频电源，即不间断电源。UPS能提供不间断的电力输出，服务对象有电力电子设备、单台计算机、网络系统等。

UPS要长期安全、稳定、可靠工作，主要决定因素有：UPS本身质量、安装质量和用户使用质量。在用户使用质量方面，要注意使用环境、供电质量及日常维护质量。

1 UPS电源组成及工作原理

UPS从60年代的旋转发电机发展至具有智能化程度的静止式全电子化电路，一般均指静止式UPS，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。

UPS的组成包括整流充电器、储能机构、逆变器、旁路开关及测控电路。主要组成部分是逆变器。

进入市电输入正常时，UPS通过市电转化为负载供电，在这种情况下UPS相当是一台交流市电稳压器，与此同时，UPS也为可成为自身的内部充电电池;当市电中断发生停电事故时，UPS能将内部的电能转化成220 V的交流电供应给负载，确保负载能够正常的使用，并且受到保护。

2 UPS电源日常维护

2.1 UPS主机的维护

UPS电源主机属于重要的供电设备，对于UPS主机来说一般情况下维护量并不太多，技术参数是维护工作的重点，另外还要检查UPS各连接线有无松动和接触不牢的情况，定期进行防尘和除尘。

2.1.1 运行环境要求

（1）设备应当处在干净的环境，周围应预留50～80 cm的空间，以便设备的散热和维修。

（2）设备安装的位置不应被阳光直射，设备所处的环境不应过于潮湿，不应有可燃及腐蚀性气体。

（3）电池组最佳工作环境为15～25 ℃，如环境温度超出此范围，每生高或降低10℃，则电池组寿命将降低50%。

2.1.2 相关参数的监测、调整及功能实现

（1）每天观察 UPS显示控制操面板，确认液晶显示面板上的各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内，在显示记录内没有出现任何故障和报警信息[1]。

（2）观察面板显示屏三相 UPS的负载分配，使其尽量平衡，可以减少输出零地电压升高和斜波电流。

（3）值班人员在巡视 UPS设备时要闻一闻主机有无异味。听一听主机风扇和变压器有无异常声音。

（4）感性负载如日光灯、激光打印机、电动机、空调等一定不要带。启动冲击大，启动电流大，如果UPS容量不足，容易造成瞬间超载。

2.2 蓄电池的维护

保证蓄电池处于良好的工作状态，尽早发现性能下降的电池，改善其使用状况，能够有效地延长蓄电池的工作使用时间，使UPS对系统供电的稳定性和安全性得到提高，大大提高系统的可靠程度。

2.2.1 运行环境要求

20～25 ℃是电池的最佳环境温度，电池的实际使用寿命会因温度每增加10℃而缩短一半，电池会因温度过低而内阻增大，其放电容量會降低[2]。

2.2.2 物理性检查项目

（1）若电池有连接线松动变形和漏液甚至破裂的现象，应马上更换电池组。

（2）检查电池及连接处升温有否异常;极柱是否有变形、损伤或腐蚀现象。

2.2.3 日常维护

检查电池外观是否完好，清洁电池，外壳是否有变形和渗漏情况，测量电池温度、电池两端电压;检查连接部分是否有松动，重新拧紧连接处的螺钉;检查连接触点有无“盐化”现象，检测连接条压降，用测温仪检查电池触点有没发热。

2.2.4 定期维护

浅放电的维护时间每月要进行一次，每次的时间为1个小时左右。主要是为了检测各个单体电池的容量，从中发现个别电池的容量是否下降，若出现容量下降，那么就会造成UPS在电池模式带载时由于放电的时间不够长，会直接影响到整个电池组的效率，从而也将导致UPS无法正常工作，易出现系统关机、负载断电等现象，从而产生巨大影响。

2.2.5 注意事项

（1）避免过电流充电和过电压充电，否则蓄电池寿命缩短甚至烧坏。

（2）避免用快速充电器充电，应使用有防过流和过压功能的充电器充电。

（3）禁止超负载使用，UPS电源的负载控制在30%～60%额定输出功率范围内较为合适。

（4）电池放电至保护关机后不要重新开机，否则会造成电池过放电。UPS的电池必须重新充电后才能投入正常使用。

2.3 操作规程

（1）按照开机、关机顺序操作，避免负载突然加上或突然减载时，UPS电源的电压输出波动大而无法正常工作。

（2）禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后至少等待6s钟后才能开启UPS电源。

2.4 运输及故障处理

（1）运输。

UPS是精密仪器设备，在运输途中请不要有大的倾斜及震动。在搬运是应使用插车。

（2）故障处理。

首先请检查设备的安装，布线，以及输入市电是否符合要求，确认是否是由于操作的失误引起的问题。

3 结语

如何确保UPS能正常的运行系统工作，那么维护是关键，只有对UPS电源的维护足够重视，采取科学的维护手段，才能将UPS发挥的淋漓尽致。

参考文献

[1] 周志敏.UPS应用与故障诊断[M].中国电力出版社，2008：305.

浅谈UPS蓄电池的选择与维护 第7篇

关键词：UPS蓄电池,选择,维护

随着信息处理技术和通信技术的蓬勃发展, 对供电系统质量和可靠性的要求也越来越高。UPS电源主要是交流-直流-交流变换系统。当交流电中断时, 蓄电池的直流电立即经逆变转换为交流给负载供电, 以保证供电的连续性。而UPS系统中的蓄电池是重中之重, 它的选择与维护就变得非常重要。因此, UPS电池的选择与维护不仅关系到经济成本问题, 还直接影响UPS电源的安全稳定的运行。

1 UP S蓄电池的选择

1.1 UPS电源蓄电池容量的选择。

在UPS电源运行中, 如发生市电中断;蓄电池必须在用户所预期的时间内向逆变器提供足够的直流能源, 以便在带额定输出负载的情况下, 电池电压不致降到所允许的最低临界放电电压以下.蓄电池实际可供使用容量与放电电流大小、工作环境温度、存储时间长短等因素有密切的关系, 只有在充分考虑上述因素之后, 才能正确选择和确定蓄电池可供使用容量与标称容量的比率。

下面举例说明

根据最大放电电流确定蓄电池容量

当UPS规格型号、市电掉电后负载量和要求电池逆变维持的时间确定后, 就可计算蓄电池放电时间的最大放电电流和电池的选用容量。电池最大放电电流:

式中:P为UPS输出额定功率 (VA) ;

COSφ为负载功率因数 (计算机类负载为0.7左右) ;

η:UPS输出逆变器效率 (0.85~0.9) ;

K:电池放电效率 (可取0.95) ;

E为蓄电池组临界放电电压.

通常选用在规定的大放电率条件下的临界电压值, 12V电池临界电压为10V, 2V电池临界电压为1.67V, 如果电池后备时间较长, 电池实在小放电率情况下放电, 则12V电池临界电压为10.5V, 2V电池临界电压为1.75V。再根据用户所确定的蓄电池组的后备供电时间, 就可从蓄电池厂家提供的所选用的电池规格型号的放电曲线查出电池组的放电率, 可用公式:

放电率=电池组的实际最大放电电流/电池组的标称容量

得出应该配置的电池的容量 (AH) 。

例如:对于1台输出功率为100KVA的UPS, 要求电池后备时间为20min, 若UPS逆变器的工作电压是384V x 2 (半桥电路) , 蓄电池由两组32块12V的电池组串联组成, 如果把单块电池临界放电电压定为10V, 两组32块电池组的临界放电电压为320 X 2, 假定负载功率因数为0.8, 逆变器效率为0.9, 电池放电效率为0.95, 于是最大放电电流为:

在要求电池后备时间为20min时, 放电率为1.5C左右, 于是电池选用容量应为100AH, 这里得到的是计算值, 具体选用时应选用厂家提供的电池规格中接近100AH的电池。

1.2 蓄电池寿命的选择。

蓄电池的寿命有两项衡量指标, 一是浮充寿命;二是80%深度循环充放电次数。通常, 工程技术人员仅注重前者, 而忽略了后者。80%深度循环充放电次数代表着蓄电池实际可以使用的次数, 在经常停电的情况下, 当蓄电池的实际使用次数已经超过规定的循环充放电次数时, 尽管实际使用时间还没达到标定的浮充寿命, 但蓄电池其实已经失效, 如果不能及时发现则会带来较大的事故隐患。所以, 在选择蓄电池时, 后者指标就尤为重要。由于实际环境温度、电池充电电压、使用维护等众多因素, 造成蓄电池的实际使用寿命往往只有标定浮充寿命的50%~80%, 因此在选择UPS蓄电池时, 应考虑足够的浮充寿命余量。

1.3 单个蓄电池电压的选择。

UPS蓄电池按单节电压分主要有12V/节和2V/节等不同形式。从经济方面来看, UPS正常工作电压一定, 选用的单节电压越高, 电池组所用的串联电池数量越少, 配套电池组的价格也越便宜。但从安全性方面来看, 选用的单节电压越低, 整个系统越安全。如果12V/节的电池坏了一节, 整个蓄电池后备系统就少了12V, UPS主机就有可能开启低压报警功能使整个UPS系统不能正常工作。所以在选用12V/节蓄电池时, 多采用多组并联来达到UPS系统要求, 万一有一组出问题, 还有其它组的电池可运行。

1.4 蓄电池性能均一性。

工程中通常采用小容量电池多组并联来达到UPS要求的较大蓄电池容量, 如果采用性能均一性较差的电池多组并联, 性能差、电压低的电池组就会将性能好的蓄电池组拖垮, 导致整套UPS蓄电池系统提前失效。目前信息产业部YD/T 7991996标准要求为:25℃时整组蓄电池2V单元浮充电压差不大于±50m V, 开路电压差不大于±20m V;电力部DL/T6371997标准要求是:25℃时, 如电池系统采用2V/节电池, 开路电压最高的一节与最低的一节差异不超过30m V, 12V/节电池则不超过60m V。一般蓄电池并联组数不应超过4组, 在选择蓄电池时, 应该在性能均一性方面提出要求。当确定了蓄电池型号之后, 在一套UPS系统中最好要求厂家提供同一批次的蓄电池产品, 以减小性能方面的差异。

2 UP S蓄电池日常维护中应注意的问题

2.1 新电池的初充电。

新的蓄电池在安装完毕后, 一般要进行一次较长时间的充电, 充电电源要按照说明书中的规定进行充电, 待电池组充电完毕后, 进行一次放电, 放电后再次充电, 目的是延长电池的使用寿命, 提高电池的活性和充放电特性。

2.2 定期充放电。

UPS电源内部的蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处在浮充状态而不放电, 会导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面, 形成所谓的电池阴极板的“硫酸盐化”, 电池的内阻变大, 电池的可充放电性能越差, 从而导致电池“老化”、“活性”下降, 使蓄电池的使用寿命大大缩短。应该每隔3~4个月, 人为让UPS中的蓄电池放电进行“激活”操作。

2.3 严禁深度放电。

密封免维护蓄电池的使用寿命与蓄电池的放电深度密切相关。深度放电会造成蓄电池内部极板表面硫酸盐化, 导致蓄电池的内阻增大, 严重时会使个别电池出现“反极”现象和电池的永久性损坏。

2.4 尽量避免过电流充电。

过流充电易造成电池内部的正负极板弯曲, 使极板表面的活性物质脱落, 造成电池可供使用容量下降, 严重的会造成电池内部极板短路而损坏。

2.5 尽量避免蓄电池过压充电。

过压充电往往会造成蓄电池电解液所含的水被电解分离成氢气和氧气而逸出, 从而使电池使用寿命缩短。

2.6 蓄电池的使用环境。

电池的使用寿命与环境温度密切相关, 较低温度将失去蓄电性能。温度过高时, 将使电池的容量下降, 严重的会造成永久性损坏。根据电池生产厂家的技术规范, 电池的最佳使用温度是20~25℃, 在该温度范围使用, 可延长电池的使用寿命。

结束语

UPS的使用将会越来越广泛, UPS蓄电池的正确选择与维护直接关系到UPS系统工作的稳定性, 因此我们要高度重视蓄电池的选择与维护工作。

参考文献

[1]李秉义.浅谈UPS电源的使用和维护[J].内蒙古广播与电视技术, 2000 (1) .

[2]陈盛珙.UPS的应用及注意事项[J].广播电视传输与发射技术, 2002 (3)

[3]李菁.UPS蓄电池的选择[J].通信电源技术, 2002 (6) .

浅谈UPS电源设计 第8篇

关键词：UPS,逆变器,冗余,安时

以通过蓝牙接口与车载测控系统的蓝牙接口连接, 在这种情况下, 我们就可以将信息收集模块嵌入到这个手持设备中, 使它作为一个信息传输的中间的平台。 (见图1)

4.2信息收集模块的设计

由于手持设备是一个类似于手机的智能终端, 可以很容易的实现基于.NET平台的程序, 那么在测控系统中我们也嵌入这样一个能与之通讯的接口程序, 接口程序定义如下:

void Get Infoand Send () //关键数据收集并发送程序

{

if (故障发生) {

牙搜索手持设备, 并返回连接成功的手持设备编号;

while (num&&数据未发完)

{

(上接70页) 率为10KVA, 系统的UPS主机输出功率为60KVA, 蓄电池采用12V, 100AH的电池, 每组32块, 则该系统的后备时间计算如下:

3 UPS设计步骤出真实的场景, 问题解决后, 再将包含正确配置信息的XML文档发送回去;如果, 问题比较复杂, 可以通过电话等方式进行交流。

结束语

在现在网络环境还不是特别理想尤其是无线网络更加恶劣的情况下, 介绍了一种利用XML信息远程传输进行技术支持的一种方式。随着网络的高度发展, 计算机管理及技术支持需要的日益增强, 远程控制软件的应用将会在不久的将来取代这种方式。

参考文献

[1]肖碗蓉, 杨生举, 杨灵歌.基于Web的集成化网络服务管理系统的研究与实现[J].现代图书馆情报技术, 2009 (11) .

[2]滕飞, 王常虹, 王玉峰.基于互联网的转台控制监控系统[J].中国惯性技术学报, 2002, (5) :45-46.

[3]张敬东.远程监控技术与监控系统[J].赤峰学院学报 (自然科学版) , 2007, (2) :24-26.

确定采用在线式还是离线式;单机工作还是多机并联冗余;再次就是指标的选择也就是技术要求;如电压、频率的稳定度、后备时间多少、智能度等;然后就是蓄电池的选择;相信按照的介绍大家都会对UPS电源的设计有一定的了解。

责任编辑:王青翠

电通过逆变器再转变为交流电, 而这种交流电较市电来说, 其电压的波形, 频率, 电压的稳定度都得到了提高, 且动态特性也有提高。当市电不正常时, 负载的供电完全由蓄电池存储的电量通过逆变器转变为交流电输出, 从而真正地达到了外电不正常时, 负载供电不间断的效果。

1.4 UPS电源优点。UPS电源的出现几乎10KVA, 当一台出现故障时, 控制单元将负载平均分配给5台UPS, 每台UPS均流供电12KVA, 如有两台出现故障, 控制单元将负载平均分配给4台UPS, 每台UPS均流供电15KVA, 也就是本系统可以允许2台出现故障。

UPS电源蓄电池 第9篇

1 UPS蓄电池

1.1 UPS蓄电池的基本参数

开路电压:通常我们常称蓄电池在开路状态下正负两级的端电压为开路电压,其一般小于蓄电池的电动势,但是由于电极电位都是趋于稳定的,因此,我们都视为近似相等。

充电电压:一般而言,充电电压是由蓄电池的充电方式决定的,方式不同电压就会有所不同。

放电终止电压:蓄电池在一定的放电条件之下,依据不同的电池类别或者是不同大小的放电电流,规定放电终止时的负载电压。通常,大电流放电规定较低的终止电压,反之亦然。

内阻:蓄电池在工作时,蓄电池的内部,电流流过受到的阻力称为蓄电池的内阻。其主要影响参数包括温度、电解液浓度等等。

放电率:将充足电的蓄电池,经过放电从而达到规定终止电压的快慢称为放电率。放电率又称为安培率和小时率,安培率是按照放电电流的大小来命名;小时率是按照放电到终止电压的时间长短来命名。蓄电池的容量会根据放电率的大小而有所不同。

1.2 UPS蓄电池的特性

充电特性:给蓄电池充电的时候,不能盲目充电,由于各厂家生产的蓄电池可能功能要求有所差异,从而它的充电电压以及电流会不同,因此,需要仔细阅读使用说明选择适合的,以免造成蓄电池的使用寿命缩短。

放点特性:蓄电池的放电特性与极化体的物质成分以及离子扩散等因素有关,放电电流的大小决定着电池电压的稳定的持续性,放电电流越小,电压稳定时间越长,反之亦然。但是我们不可以让电池一直处于放电状态,当电压已经达到终止电压以下时,若依然维持放电,就会对蓄电池造成损害,减短寿命。与此同时,其放电电流大小还决定着蓄电池实际能够释放多少容量。其放电电流越大,蓄电池实际能够释放的容量就会越小,反之亦然。

温度特性:蓄电池实际能够释放的容量同时还与温度因素密不可分。如果温度变低,实际蓄电池能够释放的容量就会越来越小,换言之,蓄电池的使用效率越来越低。

2 影响UPS蓄电池寿命的主要因素分析

2.1 滥用快速脉冲充电法

快速充电法在充电时间上相对于其他方法存在很大的优势,但是这种方法会使得同等条件下,加强了极板活性物质的冲刷能力,从而极易造成活性物质的脱落,对极板的寿命有着直接的影响。不能使用快速脉冲充电法充电的蓄电池包括:每个单格电解液密度不均匀的蓄电池;没有经过使用的新的蓄电池;极板硫化的蓄电池;充电时电解液温度超过50℃的蓄电池。

2.2 过放电

过放电时,特别是由于放电过程中,电池的硫酸量很少,又以较大电流过放电容易产生大量的热量,导致硫酸浓度太低,大幅度增加了PbS04溶解度。这种情况下,一种粗大坚硬的PbS04晶体很容易会被吸附在极板表面,这种物质是一种绝缘体,很难溶解,即“不可逆硫酸盐化”,一定会或多或少对蓄电池的充放电的性能造成影响,严重时,会造成电池寿命的终止。

2.3 过充电

电池充电达到充满状态时就不需要再充电,否则就是我们所说的过充电。此时,电解液中的水会被分解,极板表面的活性物质将被冲掉,与此同时,过度充电还会造成电瓶过热,因此会导致正极板材料发生化学反应,也就是我们常说的产生析氧反应,引起极板变形。除此之外,冒气时,很小的电解液微粒也会随之喷出,造成一定的腐蚀危害,短路也会发生,造成漏电的后果。而且,该过程水损耗加剧,可能引发蓄电池产生干涸的危险,一般情况下,过充电会使得蓄电池减少一到两年的使用寿命。

2.4 温度

通常,温度过高或者过低都会在一定程度上造成蓄电池寿命的影响。如果温度过高,会造成极板栅架容易变形导致活性物质脱落。如果温度温,低密度的电解液易结成冰,会导致电瓶壳破裂。

3 UPS蓄电池的管理及维护

3.1 避免额疲劳效应

由于UPS的蓄电池长期充放电造成的额疲劳效应,导致UPS不能正常工作的故障情况。在某通信电力机房中曾出现过这样一次故障,在没有接通市电的情况下,开机后UPS没有任何反应;但在接通市电后,UPS控制面板中的红色指示灯不停地闪烁着,不过亮度没有达到正常的状态。用万用表检查测试时发现UPS有交流电源输出,输出电压很低而且数值不稳定;用正常的方式充电后,这种现象还是不能消除。经过一系列的检查,初步判定是由于蓄电池电压太低使得UPS的逆变器不能正常工作。在实验的基础上得出此故障是UPS过度的充放电所致,因此,需要我们正确使用蓄电池,保证其稳定运行。

3.2 保持适宜的工作环境温度

环境温度严重影响蓄电池的寿命。生产厂家要求的最佳环境温度为20～25℃之间。温度过高会导致电池内部化学活性增强,据测定,温度一旦超过25℃后,温度每升高10℃,电池的寿命就将要缩短一半。

3.3 定期检查蓄电池

3.3.1 外观和状态

更换有裂纹以及漏液的蓄电池;清洁连接螺栓和连接条的氧化物,并涂以凡士林或者黄油;检查螺栓的使用情况,紧固松动的螺栓,保持蓄电池连接良好。

3.3.2 内阻和端电压

浮充运行的蓄电池组,蓄电池单体间电压偏差较大或者单体蓄电池端电压低于13.0V的电池,需要进行单独活化处理。

3.4 应及时更换废/坏蓄电池

目前通信动力机房中UPS电源配备蓄电池的数量,从3～50只不等,这些电池通过电路连接构成电池组,以满足UPS直流供电的需要。当电池组中出现某些电池损坏时,维护人员应及时对电池组进行排查,找到问题电池并更换同厂家同型号的新电池,禁止不同规格的电池混合使用。

4 结语

UPS蓄电池是保证通信设备安全运行的最重要元素之一,它的质量好坏是我们当前现代通信技术发展关注的焦点,因此,需要我们平时做好相应的管理和维护,通过对UPS蓄电池的预检预修,尽最大可能将隐患消除于萌芽状态,通过客观分析以及大量的实验研究,以此确保UPS高效、高质、稳定、安全的运行,从而在一定程度上有效的减少通信设备的安全隐、患问题。

参考文献

[1]傅仁毅,苏永松,李勇胜.高校网络中心机房UPS系统的建设和管理[J].数字技术与应用,2011(4):79-80.

UPS电源蓄电池 第10篇

一、通信设备UPS蓄电池电动势的产生

UPS蓄电池主要是通过正负极的活动物质来进行发电, 而在蓄电池没有接通负极的时候, 其会受到硫酸溶液中所含有的水分子的影响, 而使得蓄电池出现一定的氧化反应, 这样就会使得一些不稳定的物质, 如氢氧化铅出现, 而这种不稳定的物质在出现之后, 就会使得正极板上的电子出现流失, 从而使得溶液中带有大量的正电离子。另外, 在负极板上, 由于其所含有的铅以及溶液中的硫酸出现了反应, 生成了铅离子, 而这种铅离子在负极板上会造成两个多余电子的出现, 从而使得溶液中带有大量的负电离子。在电极板中, 正负离子产生了电位差, 而这一电位差就是推动蓄电池进行发电的电动势。

二、影响蓄电池容量的几个主要因素

1放电终了电压。所谓的放电终了电压就是在电池的电量完全放光之后, 在进行充电时所具有的最低的电压值, 而这一电压值会在使得电池在放电的时间上出现变化, 这样的电压就是放电终了电压。对放电终了电压进行合理的设置, 可以有效的保障电池的最低电量值, 免除电池由于过度放电, 而使得电池出现耗损, 导致容量下降。

2温度。电解液的温度对蓄电池的容量具有一定的影响, 电解液的温度越高, 则其出现的扩散现象则越明显, 这时候, 蓄电池的温度也会相应的提升, 这就使得其两极的活性物质的反应速度也在加快, 这样就会使得蓄电池的容量得到扩大。而在蓄电池以及电解液的温度相对较低的时候, 则电解液的扩散问题则相对出现的几率较小, 这样就会使得蓄电池的容量也会减少。因此, 在冬季的时候, 蓄电池的使用寿命往往比夏天蓄电池的使用寿命要长。

3老化。蓄电池长期处于运行的状态, 这样就会使得其在运行一段时间后, 会因为各种因素的影响, 而出现磨损等问题, 而在经过长时间的应用后, 其老化的现象也会越来越严重, 而一旦蓄电池出现老化的现象, 就会使得其本身的容量下降, 这样就会影响到其使用寿命。

三、UPS蓄电池的维护和保养

1重视蓄电池的日常检查维护工作。要想能够使得蓄电池可以正常的应用, 就需要在对蓄电池进行使用的时候, 能够对蓄电池的参数进行更为合理的设置和安排, 并且要求相关的工作人员定期的为蓄电池的电压进行检测, 确定电压的功能, 定期检查蓄电池的各项参数, 查看各项参数是否精确, 电池的设置是否合理等, 在保障电池的各项参数以及电池本身的设置合理的前提下, 才能够保障UPS蓄电池可以正常的运作。而在对UPS蓄电池进行日常的维护和保养的过程中, 也要对其进行有效的清洗, 但是值得注意的是, 在对蓄电池进行清洗的时候, 不能够采用带有肥皂成分的水以及有机溶剂对其进行清洗, 尽可能的采用湿布来进行适当的擦拭, 另外, 还可以采用不会与蓄电池之间出现摩擦静电反应的干布进行擦拭。除了要对蓄电池进行定期的清洗, 还要对蓄电池进行定期的全面检查, 在发现问题的时候, 可以及时的解决, 以保障蓄电池电压的正常, 保障其使用寿命。

2定期充放电。在对蓄电池进行充电的时候, 最好选择温度在5℃~35℃的环境中来进行充电。如果温度超出了这个范围或者是低于这个范围, 都会使得蓄电池的容量加大, 从而使得其使用寿命受到影响, 针对充电电压应该进行合理的范围设置, 在既定的电压范围之内要尽可能的防止各项因素对蓄电池造成的影响和破坏, 从而可以使得蓄电池能够保障容量和使用寿命。

3避免蓄电池深度放电。UPS蓄电池的放电深度严重影响到蓄电池的使用寿命, 因此, 要注意控制蓄电的放电深度, 避免因深度放电, 而使得蓄电池的使用寿命大打折扣。蓄电池主要的作用就是对能量进行有效的转化, 如果在这个时候进行深度放电, 就会是恶蓄电池内部的极板与电解液之间出现严重的反应, 在蓄电池的表面就会形成一层硫酸盐化物质, 从而杀跌蓄电池内部的电阻值增大, 这样就会使得蓄电池出现严重的反极现象, 也会导致蓄电池出现损坏, 严重的会造成永久性损坏。因此, 在不必要的情况下, 最好要避免蓄电池出现深度放电的问题, 要想能够有效的防止深度放电问题的出现, 就需要在对蓄电池的容量进行检测的时候, 要将其额定的容量控制在30%~50%之间, 这样能够有效的避免深度放电现象的出现。

4定期测试电池容量。容量测试是衡量蓄电池保有容量的最有效手段, 是检查判断其性能优劣的依据。每年要做一次核对性容量试验, 以保证实际运行中蓄电池有足够容量应付市电的临时中断, 及时发现劣化电池, 采取挽救措施, 以延长蓄电池组的使用寿命。切不可用直接打火的方法检查蓄电池的电量, 这样会对蓄电池造成损害。

结语

对于UPS蓄电池而言, 不要因为它的高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作。做好蓄电池的维护保养工作, 不但可以延长蓄电池的使用寿命, 减少UPS的故障, 还可以有效提高通信电源的稳定性, 保证通信设备的安全运行。

参考文献

[1]刘占军, 王斌, 唐开远, 朱金荣.蓄电池充电智能管理器的设计[J].现代电子技术, 2013 (03) .

[2]刘艳, 程泽.试析独立光伏发电系统蓄电池能量管理策略的优化[J].信息系统工程, 2013 (05) .

[3]潘仲康.蓄电池监控系统方案[J].电子制作, 2013 (13) .

UPS电源蓄电池 第11篇

摘要:UPS不仅是不间断供电装置,还具有电力净化的作用。本文将重点讨论UPS的选择和配置、蓄电池组容量的选择和配置以及UPS电源的安装与维护。

关键词:UPS 蓄电池 选配 维护

0 引言

UPS即不间断电源,随着各种电子设备的普及,UPS电源得到了越来越广泛地应用。

1 UPS选型和配置

1.1 了解UPS电源的性能指标:①输入电压:220V或380V(三相四线制),-15%～+10%。②输出电流:根据这个值选择导线截面和输入保险。③输出电压:一是输出电压稳定度,一般为±5%。有些为±3%左右。另一个是稳压精度:稳态≤±1%、瞬态≤±5% 。④瞬态电压恢复时间:≤±50ms。⑤输出容量:即视在功率S, S=UI⑥后备时间:指输入中断后,UPS能继续工作的时间,是UPS的关键指标。⑦功率因数:0.8(滞后)⑧效率:≥90%(满载时)⑨过载功能:10min(125%额定电流);10S(150%额定电流)。⑩限流:100%～110%额定电流可调。

1.2 UPS选择:

1.2.1 UPS型号 ①在线正弦波UPS电源。无论市电正常与否,它对负载供电都是由UPS电源逆变器提供的。只要机内蓄电池能向UPS电源逆变器提供能量,当市电中断时,在线式UPS电源就能实现对负载的真正不间断供电,其正弦波波形失真系数最小,对负载供电转换时间为零,可靠性高,故障率低但价格较高。②后备式正弦波UPS电源。采用了抗干扰式分级调压稳压技术。仅仅在由蓄电池供电时才有可能向负载提供高质量的正弦波,在从市电供电向逆变器供电进行转换时,对负载而言,大约有4ms左右的中断供电(主要来源于继电器的转换时间)。后备式正弦波UPS电源处于市电供电时,由于市电是直接通过抗干扰滤波器对负载供电的,因此噪音较小,但是UPS电源处于逆变器工作时,由于PWM脉宽调制频率一般为8KHZ左右,因此噪音较大。③后备方波输出UPS电源。向负载提供的交流电是方波而不是正弦波。此类UPS电源只能接微容性或纯组性设备,负载越重,方波脉冲宽度越宽,而方波脉冲的峰值越小。此类UPS电源的转化时间不一定。其变化范围为4～9ms且用户不能控制。此类UPS不能进行频率的关闭和启动,但造价较低。

1.2.2 负载容量、负载功率因数和UPS的波峰因数 选购UPS时,首先要知道负载的总容量,同时还要考虑负载的功率因数才能确定UPS的标准功率容量。由于负载功率因数很难计算,所以UPS技术规范中给出了波峰因数这个指标,波峰因数越高,UPS承受非线性的能力越强。一般波峰因数比应大于3:1。

1.2.3 电池后备时间 一般情况下,选择后备时间时,通常选取满载工作时间为10min、15min或30min即可。由于蓄电池价格较贵、长延时UPS一般仅在停电时间较长的场合选用。此时最好选择有外接大容量的蓄电池功能的UPS,以确保市电停电后能长时间供电。

1.2.4 UPS中性线截面 由于UPS负载多为非线性负载,因而流过中线的电流不为零。即使在三相负载完全平衡时中线电流也可达三相电流的1.8倍。负载功率因数越小,倍数越大。因此在UPS电源中,其中线截面不得小于相线截面。否则易造成中线发热,甚至烧掉电缆引起火灾,造成严重后果。

2 蓄电池的选择和配置

2.1 蓄电池基本技术指标:①阀控式密封铅酸蓄电池:每台UPS各接一组。②浮充电压允差:1%。③浮充电压:2.23～2.27V/单体。④均充电压:2.3～2.4V/单体。⑤ 放电终了电压:1.67～1.70V/单体。⑥温度对蓄电池寿命的影响:在25℃时浮充运行情况下,理论寿命不低于10年。

2.2 UPS蓄电池容量的计算

2.2.1 蓄电池最大放电电流I

I=S×COSφ/η×Ei

式中:S为UPS电源的标称输出功率;

COSφ为负载功率因数,一般取0.8;

η为逆变器的效率一般取0.8;

Ei为蓄电池放电终了电压。

2.2.2 电池后备时间t 电池后备时间t根据用户的需要而定,中小型UPS多采用阀控铅蓄电池。价格较贵,一般选取满载工作时间为10min、15min或30min。

2.2.3 蓄电池容量C 算出最大放电电流后,再根据负载性质及用户所需UPS的后备时间,算得蓄电池标配容量:

(C=It)。

3 UPS安装

3.1 UPS的安装位置要求

3.1.1 为延长电池寿命,蓄电池应安装在环境温度为15℃～25℃范围内,室内温度也不能太大。

3.1.2 UPS的左右两侧要留有50mm空间,后面要留有100mm,前面留有足够的操作空间。

3.1.3 外置电池柜应与UPS放在一起。

3.2 UPS与市电、负载的连接 UPS与市电及负载的连接都很简单,但连接前应检查:①UPS输入参数与市电的电压、频率是否一致。②接入UPS的火线和零线是否与厂家规定一致。③检查负载功率是否小于UPS输出功率。④UPS与电池连接时一定分清正负极。

3.3 电缆截面的选择 选择导线截面时应考虑:

3.3.1 符合电缆使用安全标准。

3.3.2 符合电缆温升要求。

3.3.3 满足电压降要求。① 交流输入电流I相。因为P=3×U相×I相×COSφ(单相输出者则为:P=UICOSφ)。所以I相=P/(3×U相×COSφ)=S/(3×U相)。② 直流输出电流I=P/U(U应取最小值)。求出交流输入I相和直流输出电流I后,再查表确定导线截面积。

4 UPS维护

笔者根据多年来的工作经验,建议从以下几个方面做好UPS电源系统的维护:

4.1 掌握UPS的基本知识,认真阅读设备说明书,弄清各种警示信息,警示代码,指示灯的含义,以及产生的原因和应对方法。熟悉设备上各种开关,按钮的作用。熟悉掌握UPS的各种操作,清楚连接关系,明白代通之法。

4.2 加强日常的巡视、维护,查看设备有无告警,有无异味,有无异常响声,检查接头有无松动发热现象,散热扇运转是否正常,设备各种指示是否正常,发现问题及时解决。

4.3 制定定期维护计划:每月定期测量设备输出电压、电流、功率以及蓄电池内阻和端电压。每季或半年对蓄电池做一次核对性放电试验,一般应放出额定容量的30%～40%。每年清洁一次UPS内部卫生,检查各接头是否接触良好。

4.4 蓄电池放电:在蓄电池放电操作中,如采用蓄电池脱机使用假负载放电,不仅拆卸繁琐,且不安全,事后还需拆卸安装再充电。为保证电池放电试验的安全有效,既能发现问题(落后电池、反极电池等),又能保证供电安全可靠(不造成过放电、短路、供电中断等)。这里推荐一种直接利用负载对电池放电的方法:即关断UPS交流输入开关,让蓄电池放电。由于UPS电源多用于重要的网络通信等系统中,负载变化幅度不大,所以用负载直接放电,其放电电流也基本不变,这样就可根据蓄电池的电压情况和放电情况确定放电终止电压,算出放电时间,以后每季度的放电都与此次记录相比较,并从中发现问题及时排除。

高压直流UPS电源的研究 第12篇

随着现在越来越多的信息数据化,通信服务器基站的数量也在不断增加,而通信基站中电源的可靠性和效率是关注的重点。一方面,电源的可靠性直接决定机站的稳定性,即使是瞬间的供电中断都会使通信基站全部中断或者瘫痪;另一方面,通信电源的转换效率影响着电能的损耗,2009年,我国服务器拥有量约为366万台,全国数据中心总耗电量约为364亿k Wh,约占当年全国用电量的1%[1],至2015我国数据中心总量已超过40万个,年耗电量超过全社会用电量的1.5%[2],电能消耗量很大,电源效率的提升所能节省的电能相当可观。

国内传统的通信基站供电电源有工频UPS电源、高频UPS电源和-48 V直流电源3种[3]。工频UPS电源出现最早,其缺陷也较多,包括结构复杂、输入功率因数低、电流谐波含量大、效率低、噪声污染大、蓄电池匹配能力差、电网适应能力差、体积和重量大等,现已慢慢被淘汰。高频UPS电源克服了工频UPS电源输入功率因数低、电流谐波含量大和噪声污染大的缺点,并在效率、体积和重量上有了一定改善[4]。但其结构仍需经过AC-DC、DC-AC和AC-DC三级变换才能给服务器供电,结构复杂。且蓄电池仍挂接于第一级整流电路输出直流母线上,蓄电池与服务器之间仍有两级电路,可靠性较低。针对交流UPS电源存在的问题,研究人员提出了直流电源供电方案并研制了-48 V直流通信电源。其采用了两级电路结构,前级电路实现功率因数校正和整流功能,后级电路实现隔离和DC-DC变换功能,结构简单,体积小重量轻,电源最高效率可达92%[5]。且其蓄电池直接挂接于电源输出与通信服务器之间,在发生断电时能瞬时给服务器供电,可靠性高。但因其输出电压为48 V,导致其输出电流非常大,需要线径较大的线缆,增加了线缆成本和布置难度。为了解决以上问题,高压直流UPS电源方案受到了越来越多的关注。根据国际电联(ITU)制定的国际标准ITU L.1200和ITU L.1201,高压直流UPS电源的国际标准输出电压范围为260 V~400 V,过渡电压范围为192 V~288 V[6]。中国国内早期以240 V输出电压等级作为过渡,现已逐渐靠近国际标准。

本研究介绍一种输出直流电压为380 V,采用两级结构的高压直流UPS电源系统。在电路结构上,电源前级采用T型三电平整流电路,后级采用输入串联输出并联型全桥电路;在控制上,通过引入负载电流前馈控制,提高电源的动态响应速度,保证电源在负载剧烈波动时的稳定输出。本研究针对所提出的方案制作功率为15 k W的一台样机,并给出相应实验波形。

1 主电路结构

主电路由两级电路组成。前级为实现整流和功率因数调整功能的T型三电平整流电路,后级为实现输出电压调整和隔离功能的输入串联输出并联型全桥电路。

1.1 前级三相T型三电平整流电路及工作原理

多电平PWM整流技术已逐渐成为功率因数校正技术(power factor correction,PFC)的主流,而其中的三电平整流技术较两电平整流技术性能更加优越,其优点如下:

(1)所使用开关器件少;

(2)开关管所需承受电压应力仅为直流母线电压的一半、能有效减小器件开关损耗;

(3)三电平电路开关时因为承受的电压变化小,可以减小电力电子装置产生的电磁干扰;

(4)三电平电路输入电流波形更接近正弦波,减小了输入电流的THD,可以有效减小滤波电感,从而减小装置体积,降低成本。

本研究所采用的电路为T型三电平整流电路,电路原理图如图1所示。

La,Lb,Lc—输入端起储能和滤波作用的电感;D1~D6—升压二极管;Sa1,Sa2,Sb1,Sb2,Sc1,Sc2—三路双向导通的开关通路;C1,C2—正负母线滤波电容;C3,C4—正负母线储能电解电容

其工作原理可参考T型三电平逆变电路和VIEN-NA整流电路[7,8]。

1.2 后级交错并联型DC/DC变换电路及工作原理

在DC/DC变换电路中,变换器的输出功率通常与功率开关管数量成正比[9],所以本研究选择双管隔离型变换器。其中移相全桥电路与LLC谐振转换电路相比,其多模块并联均流控制简单,所以本研究选用了移相全桥电路。整流电路输出母线电压最大值为800V,为了减小其对开关管的电压应力,并且减小输出电流纹波,本研究采用了输入串联输出并联的结构,并应用了交错并联技术,其优点如下:

(1)每个单元全桥电路功率开关器件的电压电流应力仅为原来的一半,降低了开关损耗;

(2)该电路输入侧上下母线自然均压,产生自然母线中电,降低了控制系统设计难度;

(3)该电路能有效降低输出电流纹波,减小输出滤波电感的体积和重量。

该变换器电路原理图如图2所示。其由两个移相全桥电路单元组成,两个单元工作频率都为100 k Hz,经副边全桥整流电路后电流纹波频率为200 k Hz,为了使减小输出电流纹波,两单元之间错开90°相角进行驱动控制,每个单元内部采用典型的移相控制方式[10]。其中,Vbus+和Vbus-是两个单元的输入,两者自然均压幅值相等;为了提高电源效率,Q1~Q8采用了8个COOLMOSFET开关管,D1~D8分别为Q1~Q8的体二极管,C1~C8分别是Q1~Q8的寄生电容;Lr1和Lr2是谐振电感,主要由变压器的漏感组成,帮助开关管实现软开关。记Q1~Q4所在电路为A单元,Q5~Q8所在电路为B单元。

该电路整体工作波形如图3所示。

以A单元为例,移向控制其基本工作原理如下,每个桥臂的两个开关管均为互补导通,且设有死区,其中Q1、Q3(Q5、Q7)组成超前臂能实现零电压开关,Q4、Q2(Q8、Q6)组成滞后臂能实现零电流开关。两个桥臂相应开关管的驱动信号之间相差一定的移相角δ,通过调节移相角的大小来调节输出电压幅值,移相角越小,输出电压越高,反之则越低。两单元的输出电流iLf1和iLf2相差180°相位,如图3所示,两者合并后的电流iLf的电流纹波大大小于单个单元电流纹波的两倍,减小了输出电流纹波,同时能减小输出滤波电感和滤波电容的大小。

2 负载电流前馈控制

2.1 传统电压电流双闭环控制

前级AC/DC电路和后级DC/DC电路的传统电压电流双闭环PI控制框图分别如图4所示。其有很好的稳态特性,稳态精度高。

AC/DC电路控制框图如图4(a)所示,其中电压环作为外环,电压环的控制较为简单,将输出直流母线上的正母线电压Vbus+和负母线电压Vbus-进行相加,将相加值与电压基准vsum_ref做比较,将比较值再经过PI运算器运算所得输出作为电流环的基准id_ref;电流环作为内环,电流环的控制较为复杂,首先对流经电感La、Lb、Lc的电流ia、ib、ic进行dq变换,将abc自然坐标系下的电流转换为dq旋转坐标系下的电流id和iq,电流环的控制思路是通过控制d轴电流id,实现母线电压的控制,通过控制q轴电流iq使其为0,实现网侧单位功率因数控制。

DC/DC电路控制框图如图4(b)所示,其中外环由输出电压vout反馈电路形成,内环由霍尔采样输出电感电流iL形成。在该双环控制中,由电压外环控制电流内环,即内环电流在每一开关周期内上升,直至达到电压外环设定的误差电压阈值,电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的,并且监测输出电感电流iL的动态变化,电压外环只负责控制输出电压。

2.2 引入负载电流前馈的电压电流双闭环控制

传统双闭环控制能获得非常理想的稳态特性,但是其在负载剧烈变化的情况下,因控制策略自身在结构上存在的滞后性,使得电压环输出即电流环基准无法迅速改变,使得输入输出能量不平衡,进而导致输出电压出现较大的偏差,使得系统动态性能受到影响。对此,本研究根据控制原理中引入负载电流前馈能有效提高系统动态性能的原理,在双闭环PI控制的基础上增加了负载电流前馈控制[11],控制框图如图5所示。

引入负载电流前馈后的AC/DC电路控制框图如图5(a)所示,图5(a)中虚线框所示引入了负载电流补偿变量Δid,其由输出电感电流iL乘以一定比例后得到。当负载发生变化时,补偿量Δid会加在id_ref上迅速调节基准,进而消除了负载电流iL的变化对系统直流输出的影响,使得直流母线输出电压只与电压控制器输出vsum有关。此时,vsum的稳态值恰好完全由负载电流前馈通道的输出决定,电压环路控制器的输出为零,这意味着电压环路控制器在负载突变时只起到微调的作用,保证输出电压的恒定。

引入负载电流前馈后的DC/DC电路控制框图如图5(b)所示,图5(b)中虚线框所示引入了负载电流补偿变量ΔiL。当有负载扰动时,本研究利用负载电流产生的补偿量ΔiL,对iref基准进行快速调节,从而快速使输出电压恢复到所要求值附近,再通过电压环的精细控制来使得系统快速建立平衡。加入负载电流前馈补偿后,输出电压只与电压控制器输出vout有关,输出负载电流的变化对系统直流输出的影响已被ΔiL抵消,只需电压环路在负载突变时起到精确微调作用,引入负载电流前馈减轻了电压环在负载突变时大范围调节输出电压的负担,避免了电压环路控制器由于带宽低、调节速度慢,从而对系统动态调节造成影响,大大提高了系统动态响应的速度。

3 实验及分析

为了验证所提出的高压直流UPS电源方案,本研究设计制作了一台样机进行试验验证,交流输入线电压范围为300 V~410 V,输出直流电压范围300 V~400 V,输出最大功率15 k W。系统参数如表1所示。

实验平台如图6所示。

从50%负载突变为75%负载,再降为50%负载的相关切载波形如图7~9所示。此时高压直流UPS电源在三相输入线电压为310 V交流、直流母线电压为600 V、电源直流输出电压为360 V。图中:1号波形—三相T型三电平电路输出直流母线波形vbus;2号波形—系统直流输出电压波形vout,为了观察其在负载变动时的波动,其基准线已减去360 V;3号波形—交流输入电流波形iin。由图9可得输出电压因负载突变引起的波动完全恢复仅需0.8 s,且其变化幅值仅为5V,仅为输出电压的1.39%。由图8、图9可得,因负载电流前馈的引入,当负载突变时,输入功率会迅速跟随负载变化,动态响应快,使得母线电压和直流输出电压波动范围小于1.5%,提高了电源可靠性。

引入负载电流前馈后负载突变时波形如图7所示。

从50%负载突变为75%负载时波形如图8所示。

从75%负载突变为50%负载时的波形如图9所示。

本研究所做样机效率曲线如图10所示。

在50%负载至75%负载之间系统效率较高,最高效率为96%,相对传统-48 V直流电源和高频UPS电源提高了3%~4%的效率。

4 结束语

本研究提出了一种高压直流UPS电源的设计方案,并进行了参数设计,研制了一台15 k W样机。采用了前级三相T型三电平电路和后级交错并联型移相全桥电路,电路结构简单,最高效率高达96%,在控制方面引入了负载电流前馈控制,实验证明其动态性能良好,负载突变时系统跟随非常及时。

本研究仍存在不足之处。首先在输出电流较小的轻载工作状态下系统不稳定,后续研究中考虑在轻载下使用其他控制模式;另外DC/DC电路中全桥整流电路的二极管尖峰使用了电阻吸收,后续研究中可改进为能量回馈电路吸收。

摘要：针对传统通信基站UPS供电电源存在的系统结构复杂、电源效率低、可靠性差的问题,研究采用了一种两级结构的高压直流UPS电源。在电路结构方面,电源前级采用了T型三电平整流电路,改善了输入功率因数和输入电流THD;后级采用了输入串联输出并联型全桥电路,并采用交错并联技术,减小了输出电流纹波。在控制方面,引入了负载电流前馈控制,提高了电源的动态响应速度,保证电源在负载剧烈波动时输出电压纹波很小。研究结果表明,高压直流UPS电源的最高效率为96%;其负载突变时恢复时间小于200μs,电压波动小于5%,动态响应快,输出特性好。

关键词：高压直流UPS电源,高效率,高可靠性,负载电流前馈控制

参考文献

[1]郭亦兴.数据中心电源系统分析与节能探讨[D],西安:长安大学信息学院,2013.

[2]工信部联节.三部门联合印发国家绿色数据中心试点工作方案[J].石油和化工节能,2015(3):1-4.

[3]郑子欣.基于单片机实现48 V直流开关电源的监控及模块休眠功能研究[D].广东:华南理工大学电子信息学院,2013.

[4]肖斌,曲学基.高频机UPS与工频机UPS优劣势分析-访肖斌高级工程师[J].电源技术应用,2010,17(9):19-21.

[5]宋卫平.高压直流通信电源中高频开关整流模块的研究[D].南京:南京航空航天大学自动化学院,2012.

[6]刘希禹,祁澎泳.电信和数据中心高压直流供电系统的目标电压范围(260 VDC~400 VDC)[J].电源世界:标准解读,2014,17(7):59-65.

[7]权运良.三相三线制VIENNA整流器的研究与设计[D].广州:华南理工大学电力学院,2014.

[8]KOLAR J K,ZACH F C.A Novel Three-Phase Utility Interface Minimizing Line Current Harmonics of High-Power Telecommunications Rectifier Modules[J].IEEE Transactions on industrial electronics,1997,44(4):456-467.

[9]林渭勋.现代电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[10]阮新波,严仰光.脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术[M].北京:科学出版社,1999.